铜止水成型机的设计与工程应用

张保胜

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 工程概况

柏叶口水库位于山西省吕梁市交城县会立乡柏叶口村的文峪河干流上，水库的任务是以城市生活和工业供水、文峪河水库防洪为主，兼顾提高现有灌区的灌溉保证率、发电等综合利用的中型水利工程。

枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪发电洞、发电站组成。坝顶宽10 m，坝顶长310 m，最大坝高88.3 m。

柏叶口水库大坝为山西省第一座混凝土面板堆石坝，2009年10月21日正式开工，2010年11月20日实现大坝封顶。

大坝趾板、面板和防浪墙的结构缝中设有四种不同形式的铜止水，分别为W1型、W2型、F型、D型，总长度4 200 m，其中W1型主要用于趾板的伸缩缝处趾板与混凝土防渗板的连接处以及面板之间的伸缩缝处；W2型处于面板和防浪墙结合的周边缝位置；F型用于趾板和面板结合的周边缝处；D型用于防浪墙之间的伸缩缝处。各种形式的铜止水在大坝不同位置适应不同的变形，在坝体整个防渗体系中起着各不相同的重要作用。铜止水结构见图1。

图1 铜止水结构图

2 铜止水成型机的设计

铜止水是中间凸（凹）、两侧带翼板的空间结构，而铜止水材料为平面铜板（卷材），这就决定了铜止水不能连续一次冲压成型。传统方法加工的铜止水加工长度小（一般2 m左右），安装时接头多，难以保证施工质量。为减少铜止水接头,延长铜止水的一次加工长度，就必须解决铜止水成型段与平面铜板的连接问题，因为空间体与平面体连接必然起皱、开裂，无法保证铜止水加工质量，为此我部根据铜止水的结构形式，采用从平面到空间逐步渐变的原理设计出铜止水成型机，主要结构有机架、凹模、凸模、千斤及提升结构等。分三步成型，实现铜止水的连续加工：

第一步：即铜止水凸体渐变成型区（①区），长度约100 cm，设计有从零至成型高度渐变的凸、凹压槽结构。将铜卷材放进①区进行冷压，铜卷材端部即形成结构要求的凸体结构（鼻子）。

第二步：即铜止水凸体成型区及翼板渐变成型区（②区），长度约100 cm，设计有高度一致的压槽结构及从零至成型高度渐变的翼板压制结构。将①区的铜止水半成品放入②区进行冷压，铜止水凸体成型，翼板渐变成型。

第三步：即铜止水成型区（③区），长度约100 cm，设计有高度一致的压槽结构及翼板压制结构。将②区的铜止水半成品放入③区进行冷压，铜止水即成型。

上述三步可以同时进行，每挤压一次铜止水成型约1 m，按以上步骤循环作业，即可实现铜止水的连续加工成型。F型铜止水成型机见图2

图2 F型铜止水成型机

3 铜止水的制作

铜止水采用工厂加工制作，施工现场焊接安装的施工工艺。根据设计图纸制作不同形式的铜止水成型机，在加工工程中要使铜止水的形式与所选用的成型机相对应。

3.1 铜止水原材料的选择及质量控制

严格按照设计图纸及施工规范要求的铜止水材料标准选择合格的生产厂家，材料进场必须有出厂合格证，按照要求进行抽检，抽检合格后方可使用。

3.2 铜止水的加工制作

1）将铜卷材穿进带滚筒的托架。

2）将铜卷材放进成型机①区进行挤压，形成中间凸体高度渐变的铜止水半成品。

3）将①区铜止水半成品放入②区进行挤压，形成中间凸体、两侧翼板高度渐变的铜止水半成品，同时①区重复前述动作。

4）将②区铜止水半成品放入③区进行挤压，铜止水成型；同时①区、②区重复前述动作。

5）用钢锯将压制成型的止水铜片截成与设计图纸相对应的长度；由于加工场地及现场施工条件限制，W1型、F型铜止水的最大加工长度达到20 m，完全满足趾板混凝土施工要求。

6）加工成型的铜止水放置在按一定间距排列的方木上，以防铜止水变形和损伤。

3.3 铜止水加工质量检查

表面应平整光滑，不得有机械加工引起的裂纹、孔洞等损伤，无扭曲变形，成型尺寸及鼻子中心线偏差符合施工规范要求。

4 铜止水加工制作过程中最易出现的问题

4.1 成型后的铜止水与设计尺寸不符合（或偏差尺寸超标）

主要原因是原材料尺寸不标准，加工模具间隙没调试好以及人工操作不熟练造成的。为此必须严把原材料质量关，严格按照铜止水成型机操作步骤进行安装、调试、加工，定人定岗，操作协调一致。每班最少检查2次成型尺寸，发现偏差超标应及时查明原因进行纠正。

4.2 成型后的铜止水鼻子中心线沿长度方向不成一条直线

主要原因是铜止水成型过程中，铜止水进出成型机没有抬平放正或者铜卷材中心线与成型机加工中心线不一致。

5 铜止水的安装及质量控制

5.1 铜止水的搬运

在工厂加工制作成型的铜止水先用于车辆运至施工现场附近的固定地点，放置在按一定间距排列的方木上，并且要用防雨布盖好。搬运过程要有专人指挥，避免铜止水扭曲变形。

5.2 铜止水的安装

柏叶口水库趾板长度为15～20 m，采用常规模板施工，止水安装工作量较大，为此作业前编制了作业指导书，现场专人负责安装，严格执行“三检制”确保安装质量。

1）焊接。现场焊接是一项难度较大的工序，不易焊好，而且焊缝又是易于破坏的薄弱环节。为使止水焊接质量有保证，在现场焊接工序中由经验丰富的工人专人负责焊接，发现漏焊、砂眼等缺陷按有关规范及时处理，采用黄铜焊条气焊，双面焊接，搭接长度不小于20 mm。

2）安装前检查。安装前对其表面的浮皮、油渍等污物清除干净，检查和校正加工的缺陷。

3）测量放线。安装止水下口模板。安装好的模板经校正符合设计要求后方可进行铜止水的安装。

4）铜止水的安装。在铜止水安装前，要先将橡胶棒和泡沫板放进止水鼻腔内填充饱满并用胶带封闭，防止混凝土浇筑工程中有浆液填塞止水鼻腔，影响止水变形能力。

5）铜止水的校正。在铜止水安装完毕后用全站仪对止水的鼻子中心线进行校正，要求控制在±5 mm以内。

6）铜止水的固定。用模板夹紧铜止水，确保固定可靠。固定好后再安装止水上口模板，模板安装好后同样要及时校正。在此过程中如果止水有偏移现象要及时将其复位。

7）铜止水的保护。当趾板浇筑完成后，其中一部分止水因施工先后顺序的原因须暴露在外很长时间，而且该部分止水受破坏后很难恢复，因此对该部分止水采用木盒固定的办法进行严格保护。

5.3 铜止水安装质量控制

1）加强铜止水电焊工的资质审核，挑选技术娴熟的电焊工进行接头焊接。

2）焊接接头应表面光滑，无孔洞和缝隙，不渗水。采用煤油做渗透检验。

3）在浇筑止水设施附近的混凝土时，应避免混凝土分离及骨料集中，采用小直径插入式振捣器振捣混凝土，确保止水附近混凝土振捣密实。

4）在混凝土浇筑时，派专人看护止水铜片，以防止水片产生变形、移位或遭到破坏。

6 结束语

山西省水利建筑工程局柏叶口工程项目部在大坝趾板混凝土浇筑施工中，成功设计并运用了铜止水成型机，延长了铜止水的加工长度，减少了焊接接头，保证了止水施工质量，对今后混凝土面板坝施工具备了一定的借鉴作用。